作为在智能家居领域耕耘十余年的专业设计师特别想和大家分享我的一些关于智能生活的体验和心得,趁着这次自己家里装修,根据自己的技术经验及实际需求设计了全屋智能家居系统,经过我两年时间的实际生活体验,也总结了一些经验和使用感受,我将分成几个系统单独介绍和分享,之前已经介绍了第一部分《智能家居设计师如何打造全屋智能-智能暖通系统》；
第二部分：智能灯光系统
智能灯光系统主要包含灯光的开关,调光,场景,感应等各种控制,是智能家居最基础的系统之一,也是很多新用户接触智能家居的第一步;我们家这套智能家居系统主要采用了有线KNX系统作为底层控制系统,包含了灯光控制,窗帘控制,面板控制.搭配绿米和小米的各类无线传感器以及智能家电,最后集成在AppleHome/Homekit智能家居平台,实现APP/远程以及语音控制,简单概括就是一套有线系统+无线系统结合的智能家居系统;
本文将通过以下几部分介绍:
1.系统介绍
现阶段流行的智能家居系统非常多,很多用户根本搞不清楚各个品牌的智能系统之间的区别,而且每个智能家居厂商的产品特点都不同,下面通过我自己经常使用的几个智能品牌的产品简单介绍一下,下图是我总结的家中智能家居系统图:
1.1 KNX智能系统
KNX是全球唯一的住宅和楼宇控制的开放式国际标准协议,全球有超8000款的KNX产品,所有通过KNX认证的产品都可以互联互通,且每个KNX产品都经过严格的CE认证，具有极高的产品质量及品质;
KNX系统可以控制家里的包括灯光，窗帘，空调，地暖，排风等所有设备，我们家只使用了灯光和窗帘控制.KNX系统的结构也很简单,把需要控制的灯光回路的控制线全部引入智能配电箱的控制模块上，各个区域的智能控制面板以及人体感应器等设备通过KNX总线（弱电信号线）也连接到智能配电箱的控制模块上,就组成了整个住宅的KNX总线智能系统.面板通过总线发送开/关信号,控制模块接收到信号后执行开关控制.去中心化的分布式总线结构,使每个设备独立运行,单一设备发生故障不会导致系统瘫痪;
智能照明系统的灯具不仅可以开关控制(灯光的开闭),还可以调光控制(灯光的明暗), 最近还有可以调色温的双色温驱动控制器, 在一些主要的生活空间(比如客厅,卧室等)设计一些调光灯具,可以大大增加空间舒适性; 现在主流的调光方式有三种: 1.可控硅调光 2.1-10V调光 3. DALI调光, 各种调光方式控制的灯具必须使用配套的调光驱动,而且布线方式也不一样,我们家里这三种调光方式都有使用,后面我会详细说明.
*那么我为什么要使用有线的KNX系统作为智能家居的底层系统呢?
a.首先KNX系统作为底层系统,它是一套通过总线传输信号的独立控制系统,不依赖任何网关主机或是云服务,各房间的控制面板/传感器和配电箱的控制模块只要写好程序就可以稳定正常运行,完全不受网络环境的影响,即使断网也只是手机APP无法控制,本地的控制面板还是可以正常使用,这也是关注稳定性的客户首选有线的KNX系统的原因.
b.其次KNX系统是一套开放的标准协议,不用担心设备老旧而无法兼容现在主流的智能家居平台,我家里使用的KNX模块有些已经使用了7/8年了,而且还混用了好几个品牌的设备,随着技术的发展,我之前使用Control4作为APP控制平台,前几年开始使用Homekit作为APP控制平台,现在都已经可以接入使用鸿蒙系统了,如果是智能家居爱好者使用HomeAssistant系统,那更是简单接入.KNX系统的开放性和兼容性是其他智能系统无法比拟的.
c.最后的原因是我自己本身就是智能家居从业人员,十几年来就一直在做KNX系统的智能家居设计与集成,对整个系统的设计与编程调试都很精通,所以我愿意用我熟悉的产品和系统来做家里的智能化设计.
1.2 绿米/小米智能系统
绿米(Aqara)和小米(米家)是大众最熟知的智能家居品牌,最早绿米是小米智能家居的生态链企业,为小米(米家)生产各类Zigbee传感器以及网关和开关之类的产品,所以前几年的小米智能网关或是绿米智能网关都是可以互相接入对方的产品的,比如我自己使用的小米多模网关就支持(WiFi,Zigbee,蓝牙)可以同时接入米家和绿米的设备.
绿米和小米的智能家居系统就是大家常说的无线智能家居系统,这个无线指的是终端设备之间通过无线信号(包含Zigbee,蓝牙,WiFi等)传输控制指令,相对于有线的KNX智能系统来说,优势就是免去了各个设备之间的布线工程,方便后期改造以及安装,劣势是无线信号的传输没有有线的稳定,特别是应用在跨楼层的别墅排屋.
综合来说无线的智能系统比较适合小户型的房子使用,一个是整体造价比较低,二个是安装调试比较简单,而且小户型的房子也不用担心信号覆盖的问题.
下面说说绿米和小米的不同之处以及如何选择?
绿米(Aqara)的智能开关以及各类传感器主要是通过Zigbee协议进行传输,而且大部分设备都原生支持Homekit以及积极推进Matter标准,感觉更加开放以及国际化,当然代价就是价格相对贵一些,不过产品要通过Apple的认证是比较严格的,成本肯定高,绿米的智能门锁,智能可视门铃以及智能摄像头都是苹果官方推荐的产品,适合果粉用户;
小米(米家)的智能开关以及传感器主要是通过蓝牙或蓝牙Mesh协议进行传输,他们的新产品已经放弃使用Zigbee协议.小米的智能家居产品线非常全面,从家电到智能设备全面接入米家的系统平台,可以说谁的生态链越丰富,智能家居的体验就越好,现在新的澎湃智联系统全面融合「人车家全生态」,这个才是未来. 但是小米的智能平台相对是封闭的,只能小米自己生态链产品可以接入系统,适合米粉用户;
我家里使用绿米和小米的主要原因是他们的无线传感器价格非常便宜,采用无线的设备可以灵活的放置在各种角落(每个房间都放置了温湿度传感器)而且他们的网关可以把各类设备原生集成到Homekit系统,方便做一些自动化操作;绿米的指纹锁和摄像头都是支持Homekit,小米的空调以及风扇也都是可以通过HA系统接入Homekit;
1.3 涂鸦智能系统
涂鸦(Tuya)智能本质是做ToB的智能平台服务商,很多中小企业没有没有研发实力,直接使用涂鸦的智能模组和云平台,可以非常快速的生产出智能家居产品,用户直接使用涂鸦APP和云服务,其实很多家电企业或是酒店和地产项目也是用的涂鸦的智能解决方案.
国内电商平台上有很多涂鸦的智能产品,而且价格也很便宜,有些产品都是出口国外的,涂鸦的很多产品都是使用Zigbee协议的,也就是说还需要一个涂鸦Zigbee网关才能搭配使用.有些用户会有一个错误认知,以为只要是Zigbee协议的产品就可以互相通用,比如买了一个涂鸦品牌的Zigbee智能开关,拿到家里的小米网关上去添加设备,虽然小米网关也支持Zigbee协议,但是就是无法添加使用.现阶段的现实就是主流品牌的智能平台不能添加友商的产品,都是只支持自家的产品,买的使用一定要问清楚.
当然,专业的高手玩家自然有不一样的玩法,使用Zigbee2MQTT协议插件可以轻松的将Zigbee协议的产品集成到HomeAssistant等智能家居平台,这里说的Zigbee产品不仅包含涂鸦的,绿米和小米以及全球450家不同供应商的Zigbee设备都可以接入,简单讲就是不同厂商的Zigbee设备通过家中的一个Zigbee适配器(可以理解为第三方网关),连接到安装了Zigbee2MQTT协议的服务器(树莓派等)上,使用HomeAssistant系统来管理和控制这些设备.这个方案配置有点复杂只适合高阶玩家;
我家里只是使用了个别的涂鸦设备,很多时候都是为了测试一些智能新品才搭建了这个平台,我也不想家里使用的设备混合太多的品牌,每个品牌都要使用自己的网关,时间久了也容易搞不清楚,最大的问题就是现在各品牌的协议不兼容,不能通用;
1.4 智能家居平台
AppleHome,GoogleHome,HomeAssistant这些都是属于智能家居平台,全球有很多厂商设计生产各类设备接入这些平台,只要是符合平台的认证标准都可以正常使用.
AppleHome是国内比较常用的智能家居平台,家庭APP让你使用各款Apple设备，轻松地操控各种智能家居配件,将HomePod设为家庭中枢后,还可以实现远程访问.
像是设备包装上印着「Works with Apple Home」的标签就代表这个设备可以接入「Apple Home」家庭APP使用,得到了苹果厂家的认证.有些小厂的设备没通过厂家的认证,不过也一样正常使用,厂家的意思是没通过认证的可能没那么稳定,他们不负责.
HomeAssistant(家庭助理)简称HA系统,是一套开源的智能家居平台,由全球的DIY爱好者共同维护,需要运行在家庭服务器(例如树莓派)中使用.HA系统可以与一千多种不同的设备和服务集成,而且有强大的自动化功能,可以这么说:几乎可以集成控制市面上所有主流的智能家居产品.而且还可以把自身集成控制的设备接入到Homekit系统里,功能十分强大;
华为的鸿蒙智联和小米的澎湃智联基本是一个理念,全面整合人车家等各个生态系统,打造一个智能的,互联的,易用的全方位生态操作系统,这个设想非常优秀,希望未来能尽快实现这些功能,现阶段在智能家居这块业务华为的生态是没有小米做的好的,而且华为自家的全屋智能系统感觉也不是很成熟.现在有第三方公司出的网关可以把KNX系统的设备集成到鸿蒙智联系统里进行控制,这对使用华为的用户是个好消息.
最后说一下Loxone洛科松,这是一个在德国非常流行的智能家居品牌,他们的最强项就是可视化的自动化编程,在德国大部分家庭安装智能家居都是采用KNX系统,然而KNX有个问题就是自动化编程功能比较弱,Loxone就是为了弥补这个弱点而推出的,感兴趣的同学可以去学习一下,我自己在家里也安装这套系统使用.
2.使用体验
2.1 本地控制
我家里大部分区域的控制面板使用的是复位按钮开关,外观和普通强电开关一样的,只是开关后面连接的是KNX信号模块(开关信号转换成KNX信号),这样做主要是为了节省预算,客厅区域因为需要控制的设备和场景比较多,所以单独使用了一块ABB的六键KNX智能面板.
玄关门边处设计了一块双键面板,回家场景:打开一些基础照明(客餐厅的灯带,过道灯等),以及解除安防系统(米家内置的安防系统).离家场景:关闭所有照明,关闭空调和风扇,以及打开安防系统.
客厅使用的是六键KNX智能面板,每个按键的功能都可以自定义编程,而且面板内置LED指示灯.纱帘/布帘:可以单独控制客厅的电动窗帘.客厅采用无主灯设计,灯具都可以调光控制,所以设计了几个基础场景,日常:把灯光调整到一个日常舒服的亮度状态(亮度为70%),明亮/昏暗:把两个场景设计在一个按钮上,通过反复按来切换场景,明亮适合会客的状态使用(亮度为100%),昏暗适合看电视的状态使用(亮度为30%).离开:把客厅区域的灯光全部关闭.
公卫使用的是三键复位面板,本身卫生间的灯光就比较少,一路基础照明,一路淋浴照明,一路台盆柜照明(绿米无线插座控制),洗漱:打开基础照明(台盆和马桶上方的射灯),淋浴:单独控制淋浴间的筒灯,离开:关闭公卫所有的照明.
过道处有一块双键面板,主要是控制过道的射灯以及公区全关,过道灯的按键功能是短按一下过道灯开再短按一下关闭,长按就可以调整灯光的亮度,这个亮度是有记忆功能,下次开灯会自动开启到上次设置的亮度值.最常用的功能就是公区全关,每天进卧室睡觉前,按一下这个场景,就把除了主卧和次卧外的公共区域照明全部关闭,非常实用.
主卧也是使用的三键复位面板,我设计的基本思路是,每个房间必须有两个场景,一个是日常(打开基础灯光照明),一个是离开(关闭所有灯光照明),另外一个按键功能根据具体需求确定,主卧这里是壁灯.日常:把主卧的主射灯调整到昏暗的状态(亮度为40%),一般卧室进去就准备睡觉了,不需要太亮,如果想要再亮一些就可以把壁灯打开,床头的长条壁灯比较亮的.床头的开关面板会有睡眠和起夜等功能.
衣帽的面板功能比较简单,就是单控衣帽灯和全关,衣帽和主卫这里采光不是很好,所以只要进入这个区域就需要开灯,提前就设计安装了KNX存在感应器,实现了人来灯亮,人走灯灭的自动化功能,导致门口安装的开关面板几乎很少使用,就全关用的多一些,可以把衣帽和主卫的灯光和排风等设备全部一键关闭.
我在设计这些开关面板的功能时,都按照一定的规律,比如第一个按键为日常,中间的按键为离开,第三个按键为壁灯.如果是双键的面板,那么左边为日常,右边为离开.好处是使用几次就记住规律了,降低学习成本,也不需要贴标签了.
还有一点就是:这里说的本地控制就是前文强调的底层控制系统,所有的KNX面板和KNX感应器都是有线连接到KNX控制模块的,所有的控制程序都是存储在每个设备的内存里的,整个系统功能都是可以本地独立控制运行,不依赖任何主机网络或是云服务.
2.2 APP/远程控制
家里使用手机APP控制或远程控制主要是用苹果的家庭APP,这个软件是苹果系统内置的,所有苹果账户关联的设备(iPhone,iPad,Mac,Watch)都可以控制.
▲把KNX系统接入Homekit平台主要是通过一个第三方的网关,上图使用的是Thinka品牌的网关,使用这种专用的网关好处是非常稳定,此设备是通过Apple认证的.也可以接入GoogleHome或是AmazonAlexa,不过国内几乎没什么人使用.还有一种方法是把KNX系统接入HomeAssistant系统,再通过HomeKit Bridge插件接入到Homekit平台,就不要买第三方网关了,但是还是需要一个KNX/IP接口,优点是性价比很高,缺点是需要专业技术,比较难,不适合普通用户.
▲这个是我家里使用的控制界面,可以看到环境温度是20-22.5度,有10盏灯开着,安防系统已关闭,摄像头画面1是门外的Aqara可视门铃,2是玄关的Aqara摄像头(遮挡了部分画面),常用的客厅空调,灯光,窗帘,指纹锁都可以控制以及看到当前状态,如果灯光是可调光的灯具,也可以直接点开图标在软件里面控制灯光的亮度,如果需要在外面远程控制,则必须家里安装一台HomePod或是AppleTV作为家庭中枢,才能使用.通过苹果账户也可以分享给家里人控制使用并设置相应的权限.
如果你是安卓用户,那么可以使用HA系统或是Loxone系统以及其他第三方网关平台进行集成控制,方案有很多需要一些专业知识.
2.3 自动化控制
现阶段的智能家居还达不到所谓的智能(理想状态),更多是一些自动化方案,自动化就是为了减少一些不必要的手动控制,让家中的环境舒适安全以及节能高效.
自动化的功能设置有3种方式:一是KNX系统内部编程实现自动控制,二是米家平台使用米家APP编程实现自动化,三是 AppleHome平台使用家庭APP编程实现自动化.
▲ a.如果感应器和灯光控制都是KNX系统的,最好是用KNX系统编程实现自动控制.上图所示,如果要去卫生间,那么必然需要通过衣帽间,这里衣帽间就属于过道区域,就特别适合安装人体感应器实现灯光的自动控制,感应器内置光线传感器,白天当外部有阳光摄入环境光线充足时即使感应到人体也不会触发,当光线够暗已经低于设置的亮度时,则有人移动就会触发信号打开衣帽间的灯光.系统内设置了检测到没有人后5分钟再自动关闭灯光.
b.卫生间则是暗卫,每次进入都必须开灯,所以这里的感应器就不需要判断光线,只需要判断是否有人,而且需要是高灵敏度的存在感应器,以避免人坐在马桶上感应器检测不到人,导致关灯的情况.如果需要淋浴或是排风可以手动按控制面板,单独开淋浴灯和排风扇.
c.现在的人员动线就很直接,进入衣帽间灯自动亮,接着进入主卫基础照明灯也自动亮,洗漱完毕人直接离开,五分钟后两个区域的灯光自动关闭,节省了2次开灯2次关灯手动操作,实现了最简单实用的自动化控制.
▲公卫原本是没有设计KNX感应器的,后期使用发现夜晚进去洗手还要摸黑开灯挺不舒服的,就决定增添一套无线感应控制的灯带,无线系统的优势就体现了.首先智能插座更换掉在台盆柜里面的普通插座,把灯带的12V变压器直接插在智能插座上,这样控制部分就安装好了,再把无线感应器贴在台盆柜底部,在米家App里完成自动化设置,其实这两个设备都是绿米的产品也可以在AppleHome平台里设置自动化.
▲主卧的生活场景每天有很多重复工作特别适合自动化控制,特别是夏天期间,每晚睡前都需要1.打开蚊香2.打开风扇3.打开空调4.关闭百叶窗,没做自动化控制前都需要手动操作开启,而且早上起床后还要手动关闭.现在直接做了一个睡前准备的自动化功能,通过床头的米家无线开关来触发启动,并且设置了时间条件,只有夏天时间才能通过双击启动,单击可以开关灯光,到第二天早上这些设备都会按照设置时间自动关闭.
3.施工流程
3.1 方案设计
对于KNX智能系统而言,前期的设计至关重要,因为是有线的智能系统,设计过程中就需要把灯光的点位回路,窗帘的点位回路,以及智能面板和感应器的点位在图纸上确定下来,并结合现场实际情况以及用户的使用习惯调整最终的施工方案,特别是面板和感应器的位置,决定了后期使用的体验.如果还有集成其他智能系统,那么也需要提前考虑设备的安装位置以及控制线路的规划,形成整套的智能系统施工图纸,最终再交由电工放线施工.
▲上面这张主要标明了灯光的点位和回路,每组灯光都有对应的回路号(WL-2,厨房射灯)以及是否调光,不同的控制方式也决定了不同的布线方式.客厅的射灯采用可控硅调光,那么布线方式和普通开关控制的灯具一样,直接零线和控制线引回智能电箱,而所有的窗帘盒灯带都是采用1-10V的调光方式,就需要强电的控制线和一组1-10V的信号线同时引回智能电箱.
▲上面这张主要标明了每个房间的智能面板位置以及感应器的位置,智能面板和感应器通过绿色的KNX总线手拉手的连接在一条总线上,每个KNX设备旁都标注了这个设备的地址及说明,方便后期调试以及检修.
3.2 布线施工
▲灯光回路按照设计图纸的要求敷设线路,所有的控制线路都引至智能电箱.
▲每个智能面板的底盒都穿好KNX总线(上方底盒),下方为温控面板.
▲所有的灯光控制线以及智能面板的KNX总线都引到智能电箱,电箱在储藏间内.
3.3 设备安装
▲安装灯具的时候使用接线端子,比使用电工胶布要牢固的多,后期维护也更方便.
▲采用干接点KNX模块接入智能系统,可以使用任意品牌的复位开关面板.
▲智能电箱包含了KNX电源,IP接口模块,Homekit网关,开关模块,1-10V调光模块,可控硅调光模块以及窗帘485控制模块,各种模块的品牌也都不一样,有进口的如ABB,GIRA吉徕,JUNG永诺,Berker博科,也有国产的视声GVS,正爵等品牌,有些模块本身就是旧的已经使用很多年了,现在依然稳定可靠.
▲如果对智能家居感兴趣还可以把这套系统集成到开源的HomeAssistant平台里面,同样可以实现APP或是自动化控制,HA平台集成化程度更高,KNX或是米家的设备都可以通过官方的插件集成,再结合现在的AI大模型,轻松实现AI级的语音控制.
4.总结
通过这些年的使用经验来看,有线智能和无线智能的结合是一种比较理想的方案. 特别是Matter标准的普及可以打通整个无线智能家居系统的生态,使得各个品牌的设备都可以无缝整合到同一个平台控制,结合Matter网关设备，同时使用有线KNX设备和无线IoT设备，可以带来极致的智能家居体验.
传统的智能语音控制比如Siri和小爱同学总感觉不是很智能,只能理解简单的控制指令,今年人工智能AI大爆发,各种语言大模型层出不穷,最新的项目就有小智AI语音助手可以通过MCP服务集成HomeAssistant系统,实现AI语音模型控制智能家居设备,语音对话的理解能力和流畅度都非常自然,感兴趣的朋友可以去研究一下这个开源的项目: xiaozhi-esp32-server>.
相信未来的智能家居有AI人工智能的加持,一定会变得更加好用,更加易用.
